ES2318685T3 - Procedimiento para la fabricacion de una cinta adhesiva de tipo lamina resistente al desgarro progresivo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva con un soporte de un material polimérico y una masa adhesiva, dicho material soporte está formado por un gran número de tirillas orientadas en sentido longitudinal, este gran número de tirillas están fijadas entre sí mediante una lámina soporte auxiliar, caracterizado porque . una monolámina extruida se corta al salir de la extrusión en sentido longitudinal, formándose un gran número de tirillas de lámina dispuestas una junto a otra, . a continuación se orientan dichas tirillas de lámina, . las tirillas ya orientadas se fijan una al lado de la otra mediante una lámina soporte auxiliar.

Description

Procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva de tipo lámina resistente al desgarro progresivo.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva con un soporte de tipo lámina orientada en sentido longitudinal, que está protegida contra el desgarro progresivo por la generación a lo ancho de la cinta adhesiva de varios cantos laterales de la lámina no dañados.

El problema del desgarro progresivo de los materiales soporte de cintas adhesivas es bien conocido. Las láminas monoorientadas en sentido axial para conseguir una elevada resistencia a la tracción longitudinal tienen normalmente el inconveniente de una resistencia muy reducida al desgarro progresivo.

Las soluciones de este problema se basan en diversas estrategias, p.ej. en el refuerzo del material soporte con fibras. Son ya productos comerciales las llamadas cintas adhesivas de "filamento" con pliegues longitudinales unidireccionales o con tejidos o pliegues bidireccionales, formados por hilos retorcidos o entrelazados. Estos hilos pueden estar formados por fibras sintéticas continuas o bien por fibras naturales. Sin embargo, las fibras de las cintas adhesivas de este tipo se mantienen siempre compactadas formando haces de fibras o de filamentos fijados localmente.

Las fibras incorporadas pueden asumir además la función de aumentar la resistencia al desgarro progresivo aportando una porción variable de la resistencia a la tracción, con lo cual se resolvería el problema de la resistencia al desgarro progresivo de los soportes de tipo lámina.

Sin embargo, las láminas de soporte reforzadas con fibras presentan algunos inconvenientes. Por ejemplo, los filamentos de vidrio no son resistencia a la rotura por doblado. Además, en los refuerzos de filamentos, las fibras no tienen la misma longitud y no están ordenadas de forma precisa, lo cual se traduce en que las fuerzas de tracción dirigidas no se absorben con eficacia. Y además en las estructuras de un tejido, los hilos de urdimbre experimentan en los puntos de de los nudos una desviación adicional en sentido z. Esta longitud adicional tiene que hacerse contribuir en primer lugar cuando se aplica la fuerza de tracción, antes de que se pongan de manifiesto las propiedades de resistencia a la tracción del hilo. Por otro lado es muy difícil reducir de esta manera el grosor de la cinta adhesiva.

Otra solución de este problema se puede lograr p.ej. con una lámina orientada, formada por lo menos por dos capas coextruidas de diferente composición, de estructura interna irregular, descrita p.ej. en DE-199 55 610 A1. El grosor de una de estas capas varía en forma inversamente proporcional a la segunda capa a lo ancho de la cinta adhesiva, manteniendo constante el grosor total. Una fisura iniciada en dirección transversal se desvía por la diferencia de las propiedades mecánicas de las capas hacia la dirección longitudinal. Sin embargo, un inconveniente evidente de este procedimiento consiste en que las máquinas deben tener un equipamiento técnico costoso, necesario para la fabricación de este tipo de láminas.

En algunos documentos del estado de la técnica se describe una estructura reforzante de tipo nervadura descrita en EP 343 896 A, US 5,145,544 y US 5,173,141. Para ello, los nervios sobresalen en parte por encima de la superficie y en parte están incrustados dentro de la superficie de la lámina. Entre la lámina y los nervios se forman uniones machihembradas. El principal inconveniente estriba en que no pueden fabricarse a escala industrial. Otros inconvenientes se describen en el documento ya mencionado DE-199 55 610 A1.

Es un objetivo de la invención desarrollar un procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva que con un grosor relativamente pequeño tenga una resistencia muy grande al desgarro progresivo en sentido transversal (cd, cross direction) y una resistencia muy grande a la tracción en sentido longitudinal (md, machine direction).

Este cometido se alcanza con un procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva, que se define en la reivindicación principal. Las reivindicaciones secundarias se refieren a formas de ejecución ventajosas de la cinta adhesiva de la invención.

La reivindicación principal se refiere, pues, a un procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva con un soporte de material polimérico y una masa adhesiva, dicho material de soporte puede estar formado por un gran número de tirillas estiradas u orientadas en sentido longitudinal, este gran número de tirillas está fijadas entre sí mediante una lámina soporte auxiliar, caracterizado porque:

\bullet se corta o divide en sentido longitudinal una monolámina al término de la extrusión para formar muchas tirillas de lámina dispuestas una al lado de la otra,

\bullet a continuación se someten las tirillas de lámina a estiraje (orientación),

\bullet las tirillas de lámina orientadas se fijan una al lado de la otra mediante una lámina soporte auxiliar.

A diferencia de las soluciones propuestas en el estado de la técnica, la presente invención no requiere ni filamentos de refuerzo ni lámina con múltiples capas coextrusionadas.

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La cinta adhesiva en cuestión se comporta en lo que respecta a la resistencia a la tracción de modo similar a una cinta adhesiva de tenga una monolámina orientada convencional. Gracias a la formación de muchos cantos laterales de lámina intactos y no dañados a todo lo ancho de la cinta adhesiva, la presente invención permite además conseguir la resistencia requerida al desgarro progresivo.

Una cinta adhesiva de soporte de lámina orientada, p.ej. de MOPP, tiene una buena resistencia al desgarro inicial si sus cantos laterales no están dañados. En la presente invención, en el caso de un daño lateral, se sustituye el canto exterior dañado por uno de los cantos que se hallan más hacia el centro de la cinta adhesiva, devolviendo de este modo a la cinta adhesiva en lo que respecta a la anchura restante a un estado casi no dañado.

El soporte de la cinta adhesiva de la invención consta, pues, de un conjunto de materiales poliméricos, de modo que en una cara de la primera lámina, también llamada lámina soporte auxiliar, está dispuesto un gran número de tirillas de lámina. Estas tirillas de lámina tienen un curso paralelo y con gran preferencia en sentido longitudinal de la cinta adhesiva, con lo cual los cantos laterales de la lámina de las tirillas individuales están dirigidos en sentido paralelo a los cantos laterales de la cinta adhesiva. Las tirillas de lámina están orientadas con ventaja en sentido longitudinal.

Las tirillas pueden tener diferentes anchuras. Pero es especialmente preferido que todas las tirillas tengan la misma anchura. Pero por las peculiaridades de la fabricación puede haber diferencias de anchura entre las dos tirillas exteriores.

Para generar con las tirillas cantos interiores adicionales, en el sentido del gran número ya mencionado antes está previsto el uso por lo menos de dos tirillas de lámina. Entonces el canto de corte puede estar dispuesto en el centro, de modo que las dos tirillas tengan la misma anchura. Pero también es posible fabricar tirillas "asimétricas", una tirilla puede ser más ancha que la otra y se reduce en especial la susceptibilidad de desgarro progresivo por el lado de la tirilla menos ancha.

El número de tirillas puede aumentarse en principio de forma discrecional, pero el número máximo de tirillas viene limitado por la anchura de la cinta adhesiva y por la anchura de las tirillas. Por ejemplo, se pueden fabricar cintas adhesivas simétrica o asimétricas con tres tirillas, por ejemplo con aquellas que en la proximidad de los cantos de la cinta adhesiva permiten la formación de un canto interior como barrera contra las fisuras.

La anchura de las tirillas se sitúa con preferencia especial entre 1 y 4 mm, con gran preferencia en torno a 2 mm. En especial en el caso de tirillas, que tengan una anchura pequeña con respecto a la anchura de la cinta adhesiva, es ventajoso que las tirillas tengan la misma anchura.

Las tirillas están dispuestas con ventaja de forma contigua, pero sin solaparse. Pero pueden preverse huecos entre las tirillas, sobre todo debido a que estos huecos pueden surgir por el "adelgazamiento" de las tirillas, inicialmente no estiradas, cuando se someten al estiraje (orientación). Pero por motivos de estabilidad, la anchura de los huecos no deberá superar con preferencia la mitad de la anchura de las tirillas.

De todos modos, en otra forma de ejecución de la invención se prevén huecos más anchos, en especial por motivos de ahorro de material. La anchura de los huecos puede diseñarse entonces con ventaja especial hasta la misma anchura de las tirillas, o pueden incluso superarla.

En la figura 1 se representa esquemáticamente la sección transversal de una estructura de cinta adhesiva fabricada por el procedimiento de la invención, en la que están previstas las tirillas (1) dispuestas en paralelo sobre una lámina soporte (2). En la representación ilustrativa se ha aplicado a los lados de las tirillas una capa de una masa adhesiva sensible a la presión (3). En la forma de ejecución representada existen huecos (4) entre las distintas tirillas (1).

La figura 2a) es una representación esquemática de una disposición de tirillas (1) colocadas contiguas sobre una lámina soporte auxiliar (2), en este caso no se ha representado la capa de masa adhesiva para facilitar la identificada de las anteriores. En la figura 2b) se representa una disposición en la que están previstos huecos (4) entre las tirillas (1).

Un ejemplo preferido de cinta adhesiva presenta tirillas de unos 2 mm de anchura siendo la anchura de la cinta adhesiva de unos 15 mm, en este caso la anchura de cada hueco no supera la mitad de la anchura de una tirilla.

En un método de generación de cantos laterales de lámina no dañados se corta la monolámina extruida a la salida de la extrusión dividiéndola en muchas tirillas longitudinales, de modo que se formen muchas tirillas dispuestas una al lado de la otra. Para conferir a la lámina la necesaria resistencia longitudinal se estiran (orientan) a continuación las distintas tirillas. La orientación de las tirillas puede realizarse con los procedimientos convencionales de estiraje de láminas, similares al estiraje de una lámina en toda la anchura de la máquina. El estiraje de las tirillas se realiza con preferencia en sentido longitudinal.

Para un mejor procesado posterior, en especial para el recubrimiento con masa adhesiva sensible a la presión, se fijan las tirillas de la lámina una al lado de la otra. La fijación se realiza con preferencia mediante otra lámina (lámina soporte auxiliar), que se coloca sobre las tirillas p.ej. por extrusión.

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Las tirillas orientadas pueden ser de los materiales más diversos (por ejemplo MOPP, PP, PE, PET, PA, PU, PVC). Son idóneos para ello con preferencia todos los polímeros que puedan utilizarse para la fabricación de láminas orientadas convencionales, p.ej. polipropileno, para la fabricación de MOPP. El grosor de las láminas, que forman las tirillas se sitúa con preferencia entre 20 y 80 \mum, con preferencia especial entre 40 y 70 \mum.

Con independencia del polímero de las tirillas orientadas, el material de la lámina soporte auxiliar que las fija puede elegirse libre, pueden utilizarse para ello en especial los materiales recién nombrados. Son indicados con preferencia los polímeros que confieren a la cinta adhesiva un reverso liso y fácil de desenrollar, p.ej. el polietileno. El grosor de la lámina soporte auxiliar se sitúa con preferencia entre 8 y 20 \mum, con preferencia especial en 10 \mum.

Los pasos recién nombrados permiten obtener cintas adhesivas muy resistentes, pero que tienen un grosor claramente inferior al de las cintas adhesivas del estado de la técnica para el mismo campo de aplicación. Pueden fabricarse por ejemplo cintas adhesivas de menos de 140 \mum, en especial menos de 100 \mum, muy en especial menos de 70 \mum.

Por ejemplo se puede lograr un material soporte mixto que tiene una resistencia de aprox. 300 N/mm^{2} y un grosor como máximo de 60 \mum, que es muy apropiado como material de soporte para la cinta adhesiva de la presente invención.

De manera similar a los hilos de filamento, las tirillas de láminas constituyen una barrera para las fisuras que aparecen de forma periódica. A diferencia de aquellos, las tirillas de láminas tienen la ventaja de que la frecuencia de puntos de barrera de las fisuras puede variarse dentro de ciertos límites con independencia del material utilizado.

Frente a las cintas adhesivas de filamento, se derivan ventajas diversas del material soporte empleado para la cinta adhesiva de la invención. Los materiales de lámina, extrusionables y orientables, son en principio resistentes a la rotura por doblado, propiedad esta que no se da p.ej. en los filamentos de vidrio.

A diferencia de los filamentos retorcidos o entrelazados, las tirillas de láminas orientadas en paralelo tienen la misma longitud mínima. Cuando se aplica una fuerza de tracción paralela, entonces esta actúa directamente sobre cada una de las tirillas y se absorbe al mismo tiempo según convenga por varias tirillas. Esto se traduce en una absorción especialmente eficaz de la fuerza aplicada.

Si se compara con un "filamento cruzado (cross-filament)" se obtiene otra ventaja adicional. Por la estructura de tejido, los hilos de urdimbre experimentan en los puntos de los nudos una desviación adicional en dirección z, con la repercusión ya descrita sobre el comportamiento en caso de tracción. En cambio, en la cinta adhesiva de la invención, la fuerza se aplica directamente sobre las tirillas de lámina, con lo cual es posible una absorción óptima de dicha fuerza.

A diferencia de las cintas adhesivas de filamento, aquí se nivela además el grosor de la sección transversal. Las tirillas de lámina son mucho más delgadas que los haces de filamentos redondeados, están dispuestas de modo compacto una junto a la otra, separadas en especial por huecos pequeños, que resultan del adelgazamiento del estiraje. Esta nivelación conduce a una reducción del grosor máximo del soporte de la cinta adhesiva.

Con el estiraje a tensión, el ordenamiento de las tirillas de lámina que se genera es exactamente paralelo y muy uniforme, evitándose los solapamientos. Esto también contribuye a una utilización espacial óptima y a una minimización del grosor.

Para la cinta adhesiva, que se fabrica por el procedimiento de la invención, esta unión mixta de tirillas dispuestas en forma plana y la lámina soporte auxiliar provista de una masa adhesiva, en especial de una masa adhesiva sensible a la presión. Para ello puede ser conveniente aplicar en primer lugar una imprimación (recubrimiento previo) sobre la cara de la lámina que tenga que recubrirse con masa adhesiva sensible a la presión.

La masa adhesiva se aplica con ventaja sobre la cara del conjunto, sobre la que descansan las tirillas de lámina. Pero dentro del diseño de la invención se incluye también una cinta adhesiva en la que la masa adhesiva (sensible a la presión) se haya aplicado sobre las caras de la lámina soporte auxiliar.

El conjunto formado por la lámina puede utilizarse también como soporte de una cinta adhesiva (sensible a la presión) por ambas caras, en la que tanto las caras de las tirillas como las caras de la lámina soporte auxiliar están dotadas de masa adhesiva (sensible a la presión). De esta manera se puede disponer también de una cinta adhesiva por ambas caras, resistente al desgarro progresivo, que permita evitar los inconvenientes del estado de la técnica.

La masa adhesiva de las cintas puede ser una masa (auto)adhesiva formada por caucho natural o caucho sintético o por cualquier mezcla de cauchos naturales y/o de cauchos sintéticos, dicho caucho natural o cauchos naturales pueden elegirse fundamentalmente entre todos los tipos comerciales, por ejemplo los tipo goma crepé, RSS, ADS, TSR o CV, según el nivel de pureza y de viscosidad que se necesite, y el caucho sintético o cauchos sintéticos pueden elegirse entre el grupo formado por los cauchos de estireno-butadieno (SBR) copolimerizados estadísticamente, los cauchos de butadieno (BR), los cauchos sintéticos de poliisopreno (IR), los cauchos butilo (IIR), los cauchos butilo halogenados (XIIR), los cauchos acrilatos (ACM), los copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA) y los poliuretanos y/o sus mezclas.

A los cauchos se les pueden añadir además para mejorar su procesabilidad elastómeros termoplásticos, en una cantidad del 10 al 50% en peso, porcentaje referido al peso total de la porción elastómero.

A título representativo cabe citar en este momento sobre todo los tipos especialmente compatibles de estireno-isopreno-estireno (SIS) y estireno-butadieno-estireno (SBS).

Puede utilizarse también perfectamente una masa SIS pura.

Como resinas adhesivas se pueden utilizar sin excepción todas las resinas adhesivas ya conocidas previamente y descritas en la bibliografía técnica. Cabe mencionar a título representativo las resinas de colofonia, sus derivados desproporcionados, hidrogenados, polimerizados, esterificados y sus sales, las resinas de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, las resinas terpénicas y las resinas de terpenofenol. Se puede utilizar cualquier combinación de estas y de otras resinas, para ajustar las propiedades de la masa adhesiva resultante según convenga.

La reticulación es ventajosa para mejorar la capacidad de arrancado de la cinta adhesiva después del pegado y puede realizarse térmicamente, por exposición a la luz UV o a la radiación electrónica.

Con vistas a la reticulación química inducida térmicamente se pueden utilizar todos los reticulantes químicos activables térmicamente ya conocidos, por ejemplo los sistemas acelerados capaces de ceder azufre, los sistemas de isocianato, las resinas de melamina, de formaldehído y fenol-formaldehído (opcionalmente halogenadas) o bien los sistemas de reticulación de resina fenólica reactiva o de diisocianato con los activadores correspondientes, resinas de poliéster epoxidado o resinas acrílicas así como sus combinaciones.

Los reticulantes se activan con preferencia a una temperatura superior a 50ºC, en especial a una temperatura comprendida entre 100 y 160ºC, con preferencia especial a una temperatura entre 110 y 140ºC.

La excitación térmica de los reticulantes puede realizarse también por radiación IR o por campos alternos de alta energía.

Ha demostrado ser ventajosa como masa adhesiva la basada en un adhesivo termofusible ("hot-melt") de acrilato, que tiene un valor K por lo menos de 20, en especial mayor que 30, que puede obtenerse por concentración de una solución de dicha masa hasta llegar a formar un sistema que pueda procesarse como "hot-melt".

La concentración puede realizarse en reactores o extrusoras debidamente equipados, es preferida en especial una extrusora desgasificadora que permita la desgasificación correspondiente.

Una masa adhesiva de este tipo se ha descrito en el documento DE-43 13 008 A1, cuyo contenido se toma como referencia para la presente publicación e invención.

La masa adhesiva basada en un "hot-melt" de acrilato puede reticularse también químicamente.

En una forma preferida de ejecución se emplean como masas autoadhesivas los copolímeros de ácido (met)acrílico y sus ésteres que tienen de 1 a 25 átomos de C, el ácido maleico, fumárico y/o itacónico y/o sus ésteres, las (met)acrilamidas sustituidas, el anhídrido maleico y otros compuestos vinílicos, por ejemplo los ésteres vinílicos, en especial el acetato de vinilo, los alcoholes vinílicos y/o los éteres vinílicos.

El contenido de disolvente residual debería situarse por debajo del 1% en peso.

Una masa adhesiva, que se presenta también como apropiada, es una masa adhesiva sensible a la presión de acrilato de bajo peso molecular, termofusible, por ejemplo la que se comercializa con el nombre de acResin UV o Acronal®, en especial Acronal® DS 3458, de la empresa BASF. Esta masa adhesiva de un valor K bajo consigue desplegar sus propiedades técnicas cuando se somete a una reticulación final, provocada por vía química y por radiación.

La cantidad de masa adhesiva que se aplica se sitúa con preferencia entre 15 y 60 g/m^{2}, con preferencia especial en 30 g/m^{2}.

Finalmente, la cinta adhesiva puede llevar un material de cubierta o forro, con el que se protegen hasta el momento del uso la capa o las dos capas de masa adhesiva. Como materiales de cubierta son idóneos todos los materiales mencionados con detalle en párrafos anteriores. Se utiliza con preferencia un material que no se deshilache, por ejemplo una lámina de plástico o un papel de fibras largas bien encolado.

Para poder ser adhesiva, una masa adhesiva sensible a la presión necesita un cierto grosor mínimo de capa, en función del tipo de adhesivo sensible a la presión.

Este grosor mínimo debería conseguirse con preferencia en toda la anchura de la cinta adhesiva. Si la distribución de las fibras no es uniforme, p.ej. en el caso de un haz de fibras, entonces el punto más alto de la sección de la cinta adhesiva es el que determina la cantidad de masa a aplicar, porque también en el reverso de las fibras o incluso en los puntos de los nudos de los tejidos de filamento abierto tiene que haber el grosor mínimo de capa que es necesario. Cuando se llenan los huecos entre los haces de fibras se pierde mucha masa adhesiva, que no se aprovecha.

Otra ventaja de la presente invención consiste, pues, en que durante el uso de las tirillas de lámina como material soporte no existan entre ellas huecos de gran volumen, que tengan que rellenarse para conseguir el grosor mínimo de capa en toda la anchura de la cinta adhesiva. Dado que la totalidad de la masa adhesiva esta disponible eficazmente para generar la fuerza de adhesión, para conseguir la misma fuerza adhesiva se puede aplicar una capa de masa adhesiva más delgada, es decir, se puede emplear menos masa adhesiva. Además ya no se necesita una capa de masa que fije el haz de filamentos sobre la lámina soporte. Ambos hechos contribuyen a un ahorro de material y por tanto una reducción de los costes y del peso.

La cinta adhesiva puede emplearse con ventaja en los campos de aplicación descritos por ejemplo en US-2,750,315. Entre ellos se cuentan por ejemplo el liar en fardos, empaquetar, paletizar, el uso del tipo de un cinturón tensable, etc. Las aplicaciones mencionadas tienen en común la fijación de uno o más objetos consigo mismos, sobre y/o con otro u otros objetos.

Además de las aplicaciones anteriores, la cinta es muy apropiada para todos aquellos cometidos, en los que se requiere una acción de refuerzo de elementos portadores de carga en combinación u opcionalmente solos, con resistencia al desgarro inicial o progresivo.

Se pueden reforzar p.ej. materiales del tipo papel, cartón ondulado o macizo, con preferencia en las zonas expuestas, por ejemplo en los asideros, asas y orificios de salida. La cinta puede utilizarse también como elemento constructivo, p.ej. para impedir el abollado de paquetes pesados. De ello se desprenden las ventajas siguientes:

\bullet la preparación de paquetes para superar exigencias mayores

\bullet la reducción del material total utilizado mediante el refuerzo específico de las zonas principales de carga

\bullet el aumento del tiempo de uso de un paquete

El conjunto formado por materiales poliméricos, en el que sobre una cara de una lámina soporte auxiliar se prevén muchas tirillas de lámina, como en el caso en el que se emplea como material soporte para las cintas adhesivas descritas en párrafos anteriores, puede utilizarse también perfectamente tal cual, es decir, sin masas adhesivas, como material de revestimiento o de protección, en especial en todos aquellos casos, en los que la lámina está expuesta a esfuerzos mecánicos considerables y, por tanto, corre el riesgo de desgarrarse fácilmente. Las láminas del estado de la técnica presentan entonces la tendencia ya descrita al desgarro progresivo o bien exigen las correcciones descritas en la introducción para conseguir láminas resistentes al desgarro inicial o progresivo. La lámina descrita en apartados anteriores se presenta, pues, como una lámina resistente al desgarro, sin presentar los inconvenientes del estado de la técnica.

Claims (4)

1. Procedimiento para la fabricación de una cinta adhesiva con un soporte de un material polimérico y una masa adhesiva, dicho material soporte está formado por un gran número de tirillas orientadas en sentido longitudinal, este gran número de tirillas están fijadas entre sí mediante una lámina soporte auxiliar, caracterizado porque

\bullet una monolámina extruida se corta al salir de la extrusión en sentido longitudinal, formándose un gran número de tirillas de lámina dispuestas una junto a otra,

\bullet a continuación se orientan dichas tirillas de lámina,

\bullet las tirillas ya orientadas se fijan una al lado de la otra mediante una lámina soporte auxiliar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las tirillas orientadas y la lámina soporte auxiliar se unen entre sí por extrusión.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la lámina soporte auxiliar está prevista para la cara opuesta a la que tiene la masa adhesiva.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa adhesiva es una masa adhesiva sensible a la presión.